系统分辨率
机器视觉系统最重要的参数是系统分辨率。我们在项目中使用各种理论和技术，以提高系统的准确性。因为设备的系统分辨率越高，该值就越大。一般来说，我们习惯于用像素精度来表示系统分辨率。像素精度的概念很简单，即单个像素代表的物理尺寸。例如相机的像素为10 * 10，被测物为100mm * 100mm，即每个像素代表的物理尺寸为：100mm / 10=10mm/像素。按照这个逻辑，提高系统精度的方法就是提高单位面积的像素比例。如被测物还是100mm * 100mm，相机像素提升为100 * 100，即每个像素代表的物理尺寸为：100mm /100=1mm/像素。
如果按照这个逻辑无限增加单位面积像素比，光学系统的精度可以无限提高吗？答案显然是否定的，那么极限在哪里呢？系统分辨率的“木桶理论”
这可以从“桶理论”的角度来考虑。光学系统的分辨率（光学分辨率）和相机的图像分辨率是整个成像系统的分辨率，这个“桶”上的两块“木板”;成像系统的分辨率等于两个“木板”中较短的一块。
从上面提到的“桶理论”可以看出，有四种情况：相机的分辨率大于镜头的分辨率，镜头的分辨率提高，系统的分辨率提高;相机的分辨率大于镜头的分辨率，相机的分辨率增加，系统分辨率保持不变;镜头分辨率大于相机分辨率，相机分辨率提高，系统分辨率提高;镜头分辨率大于相机分辨率，镜头分辨率提高，系统分辨率保持不变。我们平时讨论的相机和镜头的关系，其实就是相机、镜头、系统的关系。要理解这三者之间的关系，重要的是要了解分辨率的概念。相机像元数，相机“像素”与相机分辨率
“像元” “像素” “分辨率”这几个相机相关的术语，业界目前没有十分明确的定义，有些行业还会有显示分辨率，图像分辨率等等不同的概念，比较容易引起混淆。按照读者理解，相机是没有像素的概念，像素是图像的描述，相机的像元个数等于该相机拍摄的图像像素个数。像元，图像传感器上能单独感光的物理单元。像素，数字图像中显示的最小单位。一般相机拍出的图像才会使用像素的概念。相机“像素”的概念并不准确。分辨率分辨两个靠近的点的能力，也称为解析力。相机能分辨最小的点就是像元尺寸，可理解为相机的分辨率=像元尺寸。举个例子：相机A配备索尼IMX250芯片。其像元个数为2448 * 2048，其像元尺寸为3.45 µm x 3.45 µm。此相机的像元个数为2448 * 2048，拍摄的图片像素为5013504，相机分辨率为3.45μm。镜头“像素”与镜头分辨率
为了方便用户选择镜头，工业镜头制造商经常以“像素”命名镜头。例如，如果相机 A 可以拍摄 500 万像素的图像，则制造商将匹配的镜头命名为 500 万像素镜头。市面上的标清镜头、高清镜头、1080P镜头都是以相机拍摄的图像像素命名的。但是，这种现象在其他领域不会发生，例如显微镜、内窥镜和单镜头反光镜片。显然，以“像素”命名镜头并不能准确描述镜头的性能。而且还有厂家随意命名的现象，这给我们理解镜头分辨率带来了问题。真正的镜头分辨率应该用MTF曲线表示，这是下图中的表达式之一。MTF曲线的核心是空间频率。也就是说，为了了解镜头的分辨率，有必要了解空间频率。相机分辨率和镜头分辨率可以量化 从上面可以看出，相机分辨率和镜头分辨率有一个共同的参数——空间频率。通过转换相机的空间频率，可以定量确定“桶”的哪块板决定了系统的分辨率（相机分辨率，镜头分辨率）相机的空间频率计算如下：
相机空间频率（lp/mm）= (1000μm/mm)/(2 * 像元尺寸)
以相机A与镜头A为例。
相机A，可换算其空间频率为：相机空间频率（lp/mm）= (1000μm/mm)/(2*3.45μm)= 150lp/mm 镜头A，其空间频率，查看MTF曲线可知为150lp/mm。相机A，匹配空间频率大于150lp/mm的镜头时，系统分辨率不变；
相机A，匹配空间频率小于150lp/mm的镜头时，系统分辨率下降；
镜头A，匹配空间频率大于150lp/mm的相机时，系统分辨率不变；
相机A，匹配空间频率大小150lp/mm的相机时，系统分辨率下降。
在相机分辨率越来越高的时代，成像系统分辨率的“压力”落在镜头上，因此更高分辨率（空间频率）镜头在成像系统中的作用变得越来越重要。镜头分辨率等参数影响系统分辨率 除了相机分辨率外，镜头分辨率还与影响系统分辨率的其他因素有关。1.镜头分辨率是一个变化的参数
对于镜头，其分辨率不是一个恒定值。不同的工作距离、不同的光圈、不同的工作波段、不同的像平面位置都会改变镜头分辨率。2.镜头分辨率与光源
在设计和开发时，镜头的分辨率通常会针对特定波段进行优化。使用特定波长以外的光源时，镜头分辨率会降低。一般来说，当在特定波段使用单色光时，镜头分辨率会增加。3.镜头的像方分辨率与物方分辨率
成像镜头的分辨率有很多种表达式，其中最常用的是图像分辨率和物体分辨率。物体分辨率仅指镜头靠近被测物体的空间频率，像素分辨率是指靠近相机的空间频率。工业定焦镜头通常披露物体的分辨率，而显微物镜则披露更多物体的分辨率。4.镜头分辨率与工作距离
成像镜头采用几何光学原理设计，通常针对特定工作距离进行优化。对于工业定焦镜头，大多数产品的最佳工作距离为300mm-600mm，即镜头分辨率性能在这个工作距离下是最好的，在其他工作距离下分辨率性能可能会降低。安全镜头的最佳工作距离是远距离和无限远。微距镜头的最佳工作距离是近距离。5.镜头分辨率与光圈
在一般应用中，镜头分辨率与光圈高度相关，通过减小镜头的光圈会提高分辨率。但孔径越小，衍射极限越明显。6.镜头分辨率存在物理极限
Ernst Abbe 博士在 19 世纪 70 年代发现了成像镜头的分辨率极限。可见光透镜的分辨率极限为 0.2 μm。而且由于材料和工艺问题，普通成像镜头很难达到这个值。
总结
了解成像镜头分辨率（空间频率）的计算和评估方法，可以更好地理解影响系统精度的核心因素，也指明系统升级的方向。
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